专利名称：焊头柔性铰直线运动缓冲机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种焊头柔性铰直线运动缓冲机构。
背景技术：
焊头是IC芯片粘片机的关键部件，焊头上的吸嘴在晶圆上拾取芯片的位置将芯片吸起，传送到焊片位置，将芯片压焊到引线框架上。吸嘴和芯片之间有从非接触到接触，以及接触到离开的过程。在接触过程的拾取芯片和压焊芯片瞬间，吸嘴要对芯片施加压力。
为了保证吸嘴和芯片快速接触时不会对芯片造成具有破坏性的刚性冲击，焊头机构除了应具有精密的结构和精确运动控制外，焊头本身也要有一定的直线位移量，有良好的缓冲功能。同时为了能够向芯片施加一定的焊片压力，焊头的缓冲机构要有一定的刚度。
常规的焊头缓冲机构有的将吸嘴安装在悬臂焊头机构的悬臂梁终端，通过悬臂梁的弹性弯曲变形产生悬臂梁终端垂直方向的移动和提供缓冲和压力。也有的将吸嘴横梁的一端设计成转动副，可以保证处于另一端的吸嘴有微小距离的转动位移量。弹簧施力于横梁上，提供吸嘴所需的压力，从而起缓冲作用。还有通过直线移动副，确保吸嘴有一定距离垂直方向的移动，同时，对吸嘴施以弹簧压力。
上述方案都有各自的优缺点。实际要求吸嘴作垂直方向的缓冲位移，而吸嘴安装在横梁终端的方法虽然简单，吸嘴实际是作圆弧运动，因位移很小，近似当作垂直运动。近似的垂直直线运动对高速精密的吸拾芯片和压焊芯片的质量有不良影响。通过直线滚动导轨副的结构虽能保证吸嘴直线运动，但微小尺寸的精密直线滚动导轨副制造困难，成本高。而且焊头压焊片的工作环境处于高温区，吸拾芯片为常温区，吸头频繁、交替、高速往返于高低温环境，直线滚动导轨副中的滚动体或润滑剂都会过早失效。加上常规直线滚动导轨副的尺寸大和质量重，会影响焊头的高速精密运动。所以常规具有滚动体的直线导轨副也难以长期满足焊头运行的需要。
发明内容
为了克服现有悬臂焊头结构和应用直线运动副的焊头结构所存在的缺点，本发明提出一种焊头柔性铰直线缓冲机构。该结构既可以保持吸嘴沿垂直的轴向作一定距离的直线位移，又能避免使用直线移动副等易受高温影响而润滑剂失效。
本发明提出的焊头柔性铰直线运动缓冲机构技术方案是上述直线运动缓冲机构的吸嘴杆由片簧支承，片簧由支架支承；片簧、支架围绕吸嘴杆均匀分布，构成柔性铰链；上述吸嘴杆、片簧、支架形成平行四边形结构。
上述直线运动缓冲机构的吸嘴杆由四个上片簧和四个下片簧支承，每侧的上下片簧、吸嘴杆以及支架形成平行四边形结构对称分布。
上述片簧横截面的宽度尺寸b大于高度尺寸h。
上述片簧呈S形。
上述吸嘴杆、片簧、支架用同一材料整体制作而成。
上述支架的结构为四个立柱，通过一个环圈联结成一体，支架经环圈上的固定孔安装在焊头结构上。
本发明利用片簧的弹性变形形成柔性铰链，吸嘴杆能够作平行于支架的垂直移动。柔性铰链的平行四边形结构一共有四个，围绕吸嘴杆均匀分布。片簧呈S形，以减少结构空间。利用片簧沿横截面厚度方向和宽度方向的弹性变形量相差悬殊的原理，吸嘴杆具有只能轴向移动，而其他方向移动受限制的特点。
本发明的有益效果是，用八个片簧对称和均匀支承粘片机焊头的吸嘴杆。吸嘴杆、八个片簧、支架用同一材料制作成整体，以简化零件之间的联接结构。焊头柔性铰直线缓冲机构具有沿轴向移动和缓冲机构的效果。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明——焊头柔性铰直线缓冲机构的结构示意图。
图中I，纵向截面1；II，纵向截面2。
图2是焊头纵向截面的示意图。
图中1，焊头吸嘴杆；2，上片簧；3，支架；4，下片簧。
图3是片簧横截面示意图。
图中b，片簧横截面宽；h，片簧横截面高。
具体实施方案将图1的I纵向截面结构简化成图2结构，吸嘴杆1由上方两侧片簧2和下方两侧片簧4支撑，通过支架3将吸嘴杆1安装在焊头机构上。整个结构用一个材料整体加工成形，片簧2和片簧4形成柔性铰链和双平行四边形结构，使得吸嘴杆能够在支架3之间位移。
图2所示的上下左右四个片簧结构相同，均匀和对称分布。为了既有一定弹性变形量，又使整个结构体积紧凑，将片簧都制成S形。
当焊头吸嘴吸拾或压焊芯片时，主要受到垂直方向的力。需要垂直方向一定位移和缓冲。通过片簧弹性变形，使吸嘴产生一定的垂直位移，起到缓冲作用。
为了防止或抵抗吸嘴的横向位移，将支承弹簧制成片簧，如图3所示，片簧横截面的宽度尺寸b大于高度尺寸h，因此宽度和高度方向的抗弯截面模量相差很大，因此，同一长度片簧端部两个方向的受力变形量也相差很大。已知矩形材料相对于横截面宽高两轴的抗弯截面模量分为Wh＝bh2/6和Wb＝hb2/6，两个方向的抗弯截面模量之比为Wb/Wh＝b/h，即为宽高尺寸之比。例如，取片簧横截面高h＝0.2mm，取宽b＝8mm，则在相同力矩的作用下，片簧宽高方向的变形量相差达40倍。若将片簧横截面的宽高尺寸之比进一步扩大，横向的受力变形量相对于微小的垂直方向所需的缓冲变形量便可忽略。利用这一原理，吸嘴的悬挂零件采用片簧结构，并且吸嘴在I和II平面共用八个片簧悬挂，使得在图1结构中，当吸嘴杆在I平面方向受到侧向力作用时，由于II平面片簧横向的阻碍作用，限制了吸嘴在I平面产生较大的侧向位移。同理，当吸嘴杆在II平面受到侧向力作用时，由于I平面方向片簧横向的阻碍作用，限制了吸嘴在II平面方向产生较大的侧向位移。在吸嘴的三维空间中，由于四周片簧横向阻碍作用的存在，吸嘴杆的侧向位移受到限制，便只能在垂直方向作微小位移。
权利要求
1.一种焊头柔性铰直线运动缓冲机构，其特征在于上述直线运动缓冲机构的吸嘴杆由片簧支承，片簧由支架支承；片簧、支架围绕吸嘴杆均匀分布，构成柔性铰链；上述吸嘴杆、片簧、支架形成平行四边形结构。
2.根据权利要求1所述的一种焊头柔性铰直线运动缓冲机构，其特征在于上述直线运动缓冲机构的吸嘴杆由四个上片簧和四个下片簧支承，每侧的上下片簧、吸嘴杆以及支架形成的平行四边形结构对称分布。
3.根据权利要求1或2所述的一种焊头柔性铰直线运动缓冲机构，其特征在于上述片簧横截面的宽度尺寸b大于高度尺寸h。
4.根据权利要求1或2所述的一种焊头柔性铰直线运动缓冲机构，其特征在于上述片簧呈S形。
5.根据权利要求1或2所述的一种焊头柔性铰直线运动缓冲机构，其特征在于上述吸嘴杆、片簧、支架用同一材料整体制作而成。
6.根据权利要求1或2所述的一种焊头柔性铰直线运动缓冲机构，其特征在于上述支架的结构为四个立柱，通过一个环圈联结成一体，支架经环圈上的固定孔安装在焊头结构上。
全文摘要
本发明公开了一种焊头柔性铰直线运动缓冲机构，缓冲机构的吸嘴杆由片簧支承，片簧由支架支承；片簧、支架围绕吸嘴杆均匀分布，构成柔性铰链；上述吸嘴杆、片簧、支架形成平行四边形对称结构；本发明利用片簧的弹性变形形成柔性铰链，吸嘴杆能够作平行于支架的垂直移动；焊头柔性铰直线缓冲机构具有沿轴向移动和缓冲机构的效果。
文档编号H05K13/04GK101064262SQ200610035279
公开日2007年10月31日 申请日期2006年4月28日 优先权日2006年4月28日
发明者李克天, 刘吉安, 陈新, 张志成 申请人:广东工业大学